SU1107191A1 - Electron gun - Google Patents
Electron gun Download PDFInfo
- Publication number
- SU1107191A1 SU1107191A1 SU813027587A SU3027587A SU1107191A1 SU 1107191 A1 SU1107191 A1 SU 1107191A1 SU 813027587 A SU813027587 A SU 813027587A SU 3027587 A SU3027587 A SU 3027587A SU 1107191 A1 SU1107191 A1 SU 1107191A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- cathode
- focusing electrode
- radius
- distance
- electrode
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА дл форьшровани ,пучков с большим поперечным сечением, содержаща соосно расположенные катод с торцовой сферической эмитирующей поверхностью, фокусирующий электрод, имеющий форму цилиндрического стакана с пролетным отверстием в торцовой части, и анод, выполненный в виде полого цилиндра, торцова часть которого вакуумноплотно закрыта вьшускным окном, расположенного коаксиально катоду и фокусирующему электроду, отличающа с тем, что, с целью упрощени ее конструкции и повьшени срока службы, в центре сферической поверхности катода сделан неэмитирующий участок, а в боковой цилиндрической части фокусирующего электрода вьшолнена сквозна кольцева проточка с перемычками, при этом размеры электродной системы удовлетвор ют следующим соотношени м: 8,8 ,8; -.55,1 ,7.| 1,9; 3,U-§J- 4,3, 0. 0,12; 1,454 9J 1.57; . q .. 0, 0,502; -0,4 - 0,1; . 0,18, 0,17 -IV где 2 ГУТ, - поперечный размер вьшускного окна, 9 - радиус катода; 5(, радиус пролетного отверсти фокусирующего электрода; радиус фокусирующего электрода; 4и, - радиус неэмитирующего участка катода; радиус кривизны эмитирующей поверхности катода; 2:vtM рассто ние от катода до выпускного окна; 2q - рассто ние катод-фокусиI;D рующий электрод 2. - рассто ние катод-проточка фокусирующего электрода, высота кольцевой проточки.ELECTRONIC FORCING for forging, beams with large cross-section, containing coaxially arranged cathode with an end spherical emitting surface, focusing electrode having the shape of a cylindrical cup with a flying hole in the end part, and an anode made in the form of a hollow cylinder, the end of which is vacuum-closed in its end. window located coaxially to the cathode and the focusing electrode, characterized in that, in order to simplify its design and increase the service life, in the center of a spherical minutes cathode surface made neemitiruyuschy portion, and the side of the cylindrical portion of the focusing electrode vsholnena through-bore with annular webs, wherein the dimensions of the electrode system comply with the following ratios of: 8.8, 8; -.55,1, 7. | 1.9; 3, U-§J-4.3, 0. 0.12; 1.454 9J 1.57; . q .. 0, 0.502; -0.4 - 0.1; . 0.18, 0.17 -IV where 2 GUT, is the transverse size of the outlet window, 9 is the radius of the cathode; 5 (the radius of the span of the focusing electrode; the radius of the focusing electrode; 4u, the radius of the non-emitting cathode section; the radius of curvature of the emitting surface of the cathode; 2: vtM distance from the cathode to the outlet window; 2q is the distance of the cathode focus; I; D electrode 2 - the cathode-groove distance of the focusing electrode, the height of the annular groove.
Description
Изобрете1{ие относитс к классу электронных приборов, в частности к электронным пучкам большого попере ного сечени , предназначенным дл вывода электронного пучка в газовую среду, например, дл возбуждени оптических квантовых генераторов, работающих в непрерывном режиме. Известны электронные пушки, в которых размеры поперечного сечени электронного пучка обеспечиваютс сп циальной рассеивающей оптикой, содержащей нить накала или несколько нитей в виде продольной полоски, рас положенных в фокусе параболического отражател . В широкой части отражате л размещены два изолированных ускор ющих электрода в виде проволочной сетки. Между электродами и мишенью находитс система управл ющих электродов в виде провод щих полосок СП. Однако все это приводит к существенному усложнению конструкции пушки Наиболее близкой к изобретению вл етс электронна пущка дл формировани пучков с большим поперечным сечением, с.одержаща соосно расположенные катод с торцовой сферичес кой эмитирующей поверхностью, фокусирующий электрод, имеющий форму цилиндрического стг.кана с проле,ным отверстием в торцовой части, и анод, выполненный в вщхе полого цилиндра, торцова часть которого вакуумноплотно закрыта выпускным окном и который расположен коаксиально катоду и фокусирующему электроду Г23. Недостатками иJBecTHoro устройства вл ютс отног 1тельна сложность его конструкции : недостаточный срок службы. Цель изобретени - упрощение конструкции электронной пушки и увеличе ние срока ее службы. Поставленна цель достигаетс тем, что в электронной пущке дл фор мировани пучков с большим поперечным сечением, содержащей соосно расположенные катод с торцовой с(3еричегкой эмитирующей поверхностью, фокусирующий электрод, имеющий форму цилиндрического стакана с пролетным отверстием в торцовой части, и анод, выполненный в виде полого цилиндра. торцова часть которого вакуумноплотно закрыта выпускным окном, расположенного коаксиально катоду и фок сирующему электроду, в центре сферической поверхности катода сделан неэмитирующий участок, а в боковой цилиндрической части фокусирующего электрода выполнена сквозна кольцева проточка с перемычками, при этом размеры электродной системы удовлетвор ют следующим соотношени м: 8,,8; 50 55,1 ,,9J 3,,3: 0,09 ,12; 1,,57; 0,A87v l 0,502, -0,4ч ,1, Гк 0, 0,18, где 2гм - поперечный размер выпускного oKHaJ Ik; - радиус катода; ( радиус пролетного отверсти фокусирующего электрода; Icpj- радиус фокусирующего электрода; , - радиус неэмитирующего като5к - радиус кривизны эмитирующей поверхности катода рассто ние от катода до выпускного oKHaj t - рассто ние катод-фокусирующий электродj SfiA-t- рассто ние катод-проточка фокусирующего электрода; , - высота кольцевой проточки. На фиг. 1 схематически изображена предлагаема пушка, на фиг. 2 - распределение эквипотенциальных линий вблизи катода электронной пушки; на фиг. 3 - эквипотенциальные линии без кругового паза в фокусирующем электроде; на фиг. 4 - разрез А-А фиг. 2J на фиг. 5-9 - графики зависимости физических параметров электронной пушки от геометрических размеров пушки . Электронна пушка содержит катодный узел, включающий один катод 1 цилиндрической формы радиуса Rt с торцовой сферической эмитирующей поверхностью 2 (радиус сферы ), в центре которой имеетс неэмитирующа часть 3 радиуса tu, , фокусирующий электрод 4 радиуса Гер 2 с центральным отверстием радиуса t, иThe invention relates to a class of electronic devices, in particular to large-cross-section electron beams, designed to output an electron beam into a gaseous medium, for example, to excite optical quantum generators operating in a continuous mode. Electron guns are known in which the cross-sectional dimensions of the electron beam are provided by special scattering optics containing a filament or several filaments in the form of a longitudinal strip located at the focus of a parabolic reflector. In the wide part of the reflector, two isolated accelerating electrodes are placed in the form of a wire mesh. Between the electrodes and the target there is a system of control electrodes in the form of conductive strips. However, all this leads to a significant complication of the cannon design. The closest to the invention is an electron beam-forming unit with a large cross section, containing a coaxially located cathode with an end spherical emitting surface, a focusing electrode having the shape of a cylindrical canal with a pole, an anode, made in the gap of a hollow cylinder, the end of which is vacuum-tightly closed by an outlet window and which is located coaxial to the cathode and focusing th electrode r23. The disadvantages of JBecTHoro devices are the complexity of its design: insufficient service life. The purpose of the invention is to simplify the design of the electron gun and increase its service life. This goal is achieved by the fact that in an electronic starter for forming beams with a large cross section containing coaxially located end cathode with (3x light emitting surface, focusing electrode having the shape of a cylindrical cup with a passage hole in the end part, and an anode made in the form a hollow cylinder. The end part of which is vacuum-tightly closed by an outlet window located coaxial to the cathode and the focusing electrode, a non-emitting element is made in the center of the spherical surface of the cathode a section, and in the side cylindrical part of the focusing electrode, a through-hole groove with jumpers is made, while the dimensions of the electrode system satisfy the following ratios: 8,; 50; 50 55.1, 9J 3,; 3: 0.09, 12; 1, 57; 0, A87v l 0.502, -0.4 h, 1, HK 0, 0.18, where 2 gm is the transverse size of the discharge oKHaJ Ik; is the radius of the cathode; (radius of the passage hole of the focusing electrode; Icpj is the radius of the focusing electrode ;, is the radius of the non-emitting cathode; the radius of curvature of the emitting surface of the cathode; the distance from the cathode to the discharge oKHaj t is the distance of the cathode-focus the electrode electrodej SfiA-t is the cathode-groove distance of the focusing electrode; - the height of the annular groove. FIG. 1 shows schematically the proposed gun; FIG. 2 - distribution of equipotential lines near the cathode of an electron gun; in fig. 3 - equipotential lines without a circular groove in the focusing electrode; in fig. 4 - section A-A of FIG. 2J in FIG. 5-9 are graphs of the dependence of the physical parameters of the electron gun on the geometric dimensions of the gun. The electron gun contains a cathode assembly that includes one cylindrical cathode 1 of radius Rt with an end spherical emitting surface 2 (sphere radius), in the center of which there is a non-emitting part 3 of radius tu, focusing electrode 4 of radius Ger 2 with a central hole of radius t, and
3круговой проточкой 5 с перемычками 6 (фиг, 4). Рассто ние катод-фокусирукнций электрод - cf , рассто ние катод - паз фокусирующего электрода 2пА , размер проточки фокусирующего электрода Кроме того, устройство содержит анод 7 в виде металлической трубы, концентрически охватывающей катодньй узел, вьшускное окно 8 радиуса «V, в виде тонкой металлической фольги, закрепленной дл лучшего теплоотвода на медной пласти- не-решетка 9, электрические соединенной с анодом, рассто ние от катода до окна v.- электронный пучок 10 радиуса tv, , который, выход через фольгу, выводитс из вакуума в газовую среду.3 circular groove 5 with jumpers 6 (Fig, 4). The distance of the cathode focusing electrode is cf, the distance of the cathode is the groove of the focusing electrode 2 pA, the size of the groove of the focusing electrode In addition, the device contains the anode 7 in the form of a metal tube concentrically covering the cathode assembly, the outlet window 8 of radius V, in the form of a thin metal foil fixed for better heat dissipation on the copper plate-lattice 9, electrically connected to the anode, the distance from the cathode to the window v. - electron beam 10 of radius tv, which, output through the foil, is output from vacuum to gas Wednesday
При работе электронной пушки кругова проточка 5 с перемычками 6 и центральна неэмитирующа часть 3 катода обеспечивают равномерное распределение плотности тока на катоде и окне. Проникающее через проточку электрическое поле и отсутствие пространственного зар да в центральной части катода привод т к тому, что в области эмитирующей части катода электрическое поле оказываетс равномерным - эквипотенциальные линии 11 (фиг. 2)вблизи катода практически параллельны его поверхности по сравнению с эквипотенциальными лини ми при отсутствии круговой проточки в фокусирующем электроде (фиг. 3).When the electron gun is in operation, the circular groove 5 with bridges 6 and the central non-emitting part 3 of the cathode ensure uniform distribution of the current density on the cathode and the window. The electric field penetrating the groove and the absence of spatial charge in the central part of the cathode cause the electric field to be uniform in the region of the emitting part of the cathode — the equipotential lines 11 (Fig. 2) are almost parallel to the cathode surface compared to the equipotential lines in the absence of a circular groove in the focusing electrode (Fig. 3).
В электронной пушке применена пе- рефокусировка электронного пучка. Эмитируемые с катода электроны ускор ютс электрическим полем анода и попадают в область фокусирующего электрода, где происходит их резка фокусировка к ос м системы. Кроссовер пучка находитс между катодом и фокусирующим электродом (фиг. 1). За кроссовером происходит расширение пучка, и электроны пучка, двига сь по траектори м, близким к пр молинейным , попадают на мишень и, пронизыва ее, выход т в атмосферу.In the electron gun, the electron beam was refocused. The electrons emitted from the cathode are accelerated by the electric field of the anode and enter the region of the focusing electrode, where they are sharply focused to the axes of the system. The beam crossover lies between the cathode and the focusing electrode (Fig. 1). Behind the crossover, the beam expands, and the beam electrons, moving along trajectories close to linear ones, hit the target and, penetrating it, exit to the atmosphere.
Дл уменьшени габаритных размеров электронно-оптической системы при сохранении высокого коэффициента токопрохождени через окно необходимо , чтобы рассто ние от катода до выпускного окна бьшо как можно меньше (фиг. 1). Минимально возможна величина выбрана из следующих соображений. Дп эффективного охлаж71914To reduce the overall dimensions of the electron-optical system while maintaining a high current-passage through the window, it is necessary that the distance from the cathode to the outlet window be as small as possible (Fig. 1). The minimum possible value is selected from the following considerations. Dp effective cooling71914
дени фольги окна толщина Ом медной пластины 9 выбираетс равной 2-3 мм, This window foil thickness Ω of the copper plate 9 is chosen to be 2-3 mm,
0,35. При указанной велит .е. 0.35. At the indicated order.
м iUm iU
5 чине -г- из простых геометрических5 rank - r - from simple geometric
построений следует, что электронньв пучок практически не-перехватываетс поверхност ми отверстий в меднойas follows, the electron beam is practically un-intercepted by the surfaces of the holes in the copper
fQ пластине, еслиfQ plate if
ГмUm
.2.2
1.li-M1.li-M
ГмUm
Принима по внимание, что ,3, из выражени (1) получаемTaking into account that, 3, from expression (1) we get
53 1 JJ, I. ic 53 1 JJ, I. ic
Наличие круговой проточки 5 по боковой поверхности фокусирующего электрода и. неэмитирующей части в центре катода обеспечивает равномерное распределение плотности газа наThe presence of a circular groove 5 on the side surface of the focusing electrode and. non-emitting part in the center of the cathode ensures uniform distribution of the gas density on
катоде и, как следствие этого, повышение его срока службы и всей пушки в целом. Форма фокусирующего электрода и расположение его на достаточно большом рассто нии от анодной трубыthe cathode and, consequently, the increase of its service life and the gun as a whole. The shape of the focusing electrode and its location at a sufficiently large distance from the anode tube
(i312o:i 8) исключают возможность(i312o: i 8) exclude the possibility
электрических пробоев, что также повышает срок службы пушки.electrical breakdown, which also increases the service life of the gun.
Возможность работы предлагаемой электронной оптической системы (ЭОС) в непрерывном режиме обусловлена тем, что предлагаема конструкци пушки обеспечивает формирование , электронного пучка с весьма низким первеансом (р. 0,0004 -10 С А/вЮ .The ability of the proposed electron optical system (EOS) to operate in continuous mode is due to the fact that the proposed gun design provides for the formation of an electron beam with a very low perveance (p. 0.0004 -10 C A / VY.
Расчеты и экспериментальные исследоваНИН показывают, что при указанном значении первеанса и анодном напр жении пор дка и л, 200-300 кВ, обычно используемом в таких типах пушки, величина удельной мощности, рассеиваемой на мишени, не превьш1ает предельного значени . При этом температура центральной части медной пластины и фольги не превьш1ает 400-450 С, и распылени меди, снижающего срок службы прибора, не происходит.Calculations and experimental investigations show that at the indicated value of perveance and anode voltage of the order and l, 200-300 kV, commonly used in such types of gun, the value of the specific power dissipated on the target does not exceed the limit value. At the same time, the temperature of the central part of the copper plate and the foil does not exceed 400-450 ° C, and the sputtering of copper, which reduces the service life of the device, does not occur.
50 И, 50 And,
.пРеА. см.PREA. cm
5555
Конструкци пушки, обеспечивающа требуемое сочетание параметров, получена с помощью оптимизационных рас5 четов на ЭЦВМ. Основные результаты этих расчетов (фиг, 5-9) приведены в виде зависимостей величин , § tn А Зосеа. ° лГ и J5 -g- , характеризую щих свойства предлагаемой ЭОС, от ее основных геометрических размеров Величина у характеризует распределение плотности тока на мишени. Величина вычисл етс по формуле N .-;. .. 2) 5 где Д К t - х- плотность тока на окне в пределах площади S i токовой трубки средн плотность тока на окне, SM полна площадь окна, N - число токовых трубок, на ко торые разбит электронный пучок (желательно, чтобы ве личина бьша возможно мень- . шей) . Отношение радиуса луча у к рад су мишени t характеризует величину удельной мощности, рассеиваемой на фольге окна. С целью снижени удельной мощное ти рассеивани необходимо, чтобы л-« р - -./t ; Отношение части тока . ,ос дающего на трубе-аноде к полному то ку пучка dn характеризует токопро1 хождение пучка .в системе. Дл получени максимального токопрохождени дОосеА пучка величина Ji должна стремитьс к нулю ( Jb 0) . Из графиков {фиг. 5-9) следует, что при выбранных значени х Ге /г дл обеспечени равномерности распределени плотности тока на окне ( JO 0,25 - 0,27), требуемого охвата пучком окна (1 - -jr 0,05) и высокого токопрохождени ( 4 5%), геометрические размеры пущки должны лежать в пределах - 3,1 - 4,3, If.а 0,09 - 0,12, 1,45 - 1,57, о 2, 0,487 - 0,502, -0,4 - 0,1, -% 0,17 - 0,18. Предлагаема конструкци электроной пущки проста и технологична. спользование одного катода вместо ескольких, малые поперечные размеры атода (радиус катода на пор док 1 М еньше радиуса окна . -р- 9,3) ч беспечивают уменьшение потребл емой ощности в цепи питани и тем самым овышают экономичность системы.The design of the gun, providing the required combination of parameters, was obtained using optimization calculations on an electronic computer. The main results of these calculations (Figs. 5–9) are presented as dependencies of the quantities, § tn A Zosea. ° LG and J5 -g-, characterizing the properties of the proposed EOS, from its main geometrical dimensions. The value of y characterizes the distribution of the current density on the target. The value is calculated by the formula N .- ;. .. 2) 5 where D K t is x is the current density on the window within the area S i of the current tube, average current density on the window, SM is the full area of the window, N is the number of current tubes into which the electron beam is divided (it is desirable that It was possible to use less). The ratio of the radius of the beam y to the rad of the target target t characterizes the value of the specific power dissipated on the window foil. In order to reduce the specific power dissipation, it is necessary that l - "p - -./t; The ratio of the current. that encloses on the pipe anode to the full current of the beam dn characterizes the current path of the beam in the system. In order to obtain the maximum current transfer of the DOAA beam, the magnitude Ji should tend to zero (Jb 0). From the graphs {fig. 5-9) it follows that with selected values of Ge / g to ensure uniform distribution of the current density on the window (JO 0.25 - 0.27), the required beam coverage of the window (1 - -jr 0.05) and high current transmission ( 4 5%), the geometrical dimensions of the gun should lie within - 3.1 - 4.3, If.а 0.09 - 0.12, 1.45 - 1.57, about 2, 0.487 - 0.502, -0, 4 - 0.1, -% 0.17 - 0.18. The proposed design of the electron star is simple and technologically advanced. Using one cathode instead of a few, the small transverse dimensions of the mode (cathode radius is about 1 M smaller than the window radius. -P-9.3) h ensure the reduction of consumed power in the power circuit and thereby increase the efficiency of the system.
UZ-iUz-i
Фад.2Phad.2
--ГЕ aiфуг .4 , Г„ fl.1.% § t 1.1 0,7 0,480,49 Фиг.6 1.71,В -Jэ 0,50 0,51 - GE aifug .4, G „fl.1.% § t 1.1 0.7 0.7 0.480.49 Fig.6 1.71, B -Je 0.50 0.51
го4go4
тt
10ten
O.ffSO.ffS
« "
Вл /vL / v
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU813027587A SU1107191A1 (en) | 1981-10-12 | 1981-10-12 | Electron gun |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU813027587A SU1107191A1 (en) | 1981-10-12 | 1981-10-12 | Electron gun |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1107191A1 true SU1107191A1 (en) | 1984-08-07 |
Family
ID=20928270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU813027587A SU1107191A1 (en) | 1981-10-12 | 1981-10-12 | Electron gun |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1107191A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0950256B2 (en) † | 1997-01-02 | 2014-07-23 | Hitachi Zosen Corporation | Electron beam accelerator |
-
1981
- 1981-10-12 SU SU813027587A patent/SU1107191A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Патент DD № 47652, кл. Н 01 J 3/02, 1962. 2. Авторское свидетельство СССР № 127592, кл. Н 01 J 3/02, 1981 (прототип). * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0950256B2 (en) † | 1997-01-02 | 2014-07-23 | Hitachi Zosen Corporation | Electron beam accelerator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8761344B2 (en) | Small x-ray tube with electron beam control optics | |
| CN111385956B (en) | Radio frequency particle source | |
| WO2008156361A2 (en) | Miniature x-ray source with guiding means for electrons and / or ions | |
| US3983446A (en) | Gridded convergent flow electron gun for linear beam tubes | |
| US4412153A (en) | Dual filament ion source | |
| JP2006509330A (en) | EUV radiation discharge lamp | |
| JPS63308854A (en) | Ion source device | |
| SU1107191A1 (en) | Electron gun | |
| JP3079869B2 (en) | Ion source | |
| US3344298A (en) | Flash x-ray tube with gas focusing of beam | |
| US2813990A (en) | Electron beam discharge device | |
| CN107910236B (en) | Electron emission device based on thermionic emission cathode | |
| US4879017A (en) | Multi-rod type magnetron sputtering apparatus | |
| US6127779A (en) | High voltage standoff, current regulating, hollow electron beam switch tube | |
| US2763814A (en) | Electronic fluorescent illuminating lamp | |
| US3174043A (en) | Short pulse-high intensity vacuum arc x-ray system | |
| EP0863535B1 (en) | Switch tube | |
| CN105280461A (en) | Radiation electron heating electron gun | |
| US7550909B2 (en) | Electron gun providing improved thermal isolation | |
| US3483420A (en) | Klystron amplifier employing helical distributed field buncher resonators and a coupled cavity extended interaction output resonator | |
| US3192425A (en) | X-ray tube with adjustable electron beam cross-section | |
| US4745324A (en) | High power switch tube with Faraday cage cavity anode | |
| JPH02278632A (en) | Electron beam, generator and electronic apparatus using the generator | |
| US3801854A (en) | Modulator circuit for high power linear beam tube | |
| RU2654493C1 (en) | Vacuum arrester |